CN114737095B - 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114737095B
CN114737095B CN202210475060.3A CN202210475060A CN114737095B CN 114737095 B CN114737095 B CN 114737095B CN 202210475060 A CN202210475060 A CN 202210475060A CN 114737095 B CN114737095 B CN 114737095B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintering
rare earth
powder
hard alloy
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210475060.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114737095A (zh
Inventor
潘锡翔
周强
温禄
吴劲频
罗莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangxi Ionic Rare Earth Engineering Research Co ltd
Original Assignee
Jiangxi Ionic Rare Earth Engineering Research Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangxi Ionic Rare Earth Engineering Research Co ltd filed Critical Jiangxi Ionic Rare Earth Engineering Research Co ltd
Priority to CN202210475060.3A priority Critical patent/CN114737095B/zh
Publication of CN114737095A publication Critical patent/CN114737095A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114737095B publication Critical patent/CN114737095B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1003—Use of special medium during sintering, e.g. sintering aid
    • B22F3/1007—Atmosphere
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/0047—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with carbides, nitrides, borides or silicides as the main non-metallic constituents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling

Abstract

本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种稀土掺杂的WC‑Co硬质合金材料及其制备方法和应用。本发明提供一种稀土掺杂的WC‑Co硬质合金材料：Co 6～12wt％，稀土金属氧化物0.3～1.2wt％，余量的WC；所述稀土金属氧化物包括Lu2O3和/或Sc2O3。本发明提供的稀土掺杂的WC‑Co硬质合金材料，对Co粘结相起到弥散强化作用，提高WC‑Co硬质合金的力学性能；同时，在WC‑Co硬质合金中加入0.3～1.2wt％的稀土氧化物可有效抑制WC晶粒长大、细化晶粒，提高WC‑Co硬质合金致密度，进而提高WC‑Co硬质合金的抗弯强度和硬度。

Description

一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于硬质合金制备技术领域，具体涉及一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用。
背景技术
硬质合金是一种具有高硬度、高耐磨性能、优良的红硬性和热稳定性及耐腐蚀性、高强度与优良韧性的复合材料。其中，WC-Co硬质合金由于具有高硬度、高强度、耐磨损、耐腐蚀等优异的性能，被广泛用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具等领域。
目前，WC-Co合金的制备可采用层压法、烧结等工艺，通过这些工艺制备的WC-Co硬质合金硬度和抗弯强度还不够。随着工业的发展，为满足一些精密工具和设备的要求，对硬质合金的性能要求也越来越高，开发同时具备高硬度、高抗弯强度的“双高”WC-Co硬质合金已成为一个关键问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用。本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料同时具有高抗弯强度和硬度，力学性能优异。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料，包括以下质量百分含量的组分：Co 6～12wt％，稀土金属氧化物0.3～1.2wt％，余量的WC；所述稀土金属氧化物包括Lu2O3或Sc2O3。
本发明提供了上述技术方案所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
将WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂、球磨介质和球磨珠混合球磨，得到前驱体粉体；
将所述前驱体粉体依次进行干燥和压制成型，得到成型试样；
在真空环境中，将所述成型试样进行烧结，得到所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
优选的，所述WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与所述球磨介质的质量比为(2～4):1。
优选的，所述球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之比为(3～6):1。
优选的，所述烧结包括：依次连续进行第一烧结、第二烧结和第三烧结；所述第一烧结的保温温度为300～360℃，所述第一烧结的保温时间为1～2h；所述第二烧结的保温温度为800℃，所述第二烧结的保温时间为0.5～1h；所述第三烧结的保温温度为1370～1460℃，所述第三烧结的保温时间为0.5～2h。
优选的，由室温升温至第一烧结的保温温度、由第一烧结的保温温度升温至第二烧结的保温温度、由第二烧结的保温温度升温至第三烧结的保温温度的升温速率独立地为2～10℃/min。
优选的，所述球磨的时间为15～20h。
优选的，所述WC粉体的平均粒径为20～30μm，所述Co粉体的平均粒径为10～20μm，所述稀土氧化物粉体的粒径为5～10μm。
优选的，所述成型剂为固体石蜡，所述固体石蜡为片状结构，所述固体石蜡的片状结构的厚度为0.2～0.4mm。
本发明提供了上述技术方案所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料在军工、航天航空、机械加工工具、冶金工具、石油钻井工具或矿山工具中的应用。
本发明提供一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料，包括以下质量百分含量的组分：Co 6～12wt％，稀土金属氧化物0.3～1.2wt％，余量的WC；所述稀土金属氧化物包括Lu2O3或Sc2O3。本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料，通过掺杂包括Lu2O3和/或Sc2O3的稀土金属氧化物，在WC-Co硬质合金中能与合金中的C、S、O等杂质元素反应形成稳定的化合物，将硬质合金中杂质元素以化合物的形式分散于Co粘结相中，对Co粘结相起到弥散强化作用，提高WC-Co硬质合金的力学性能；同时，在WC-Co硬质合金中加入0.3～1.2wt％的稀土氧化物可有效抑制WC晶粒长大、细化晶粒，提高WC-Co硬质合金致密度，进而提高WC-Co硬质合金的抗弯强度和硬度。由实施例的结果表明，本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料抗弯强度为2205～3122MPa，硬度为91.5～92.1HRA。
附图说明
图1为实施例3制备的Sc2O3掺杂的WC-Co硬质合金材料的电镜图；
图2为实施例6制备的Lu2O3掺杂的WC-Co硬质合金材料的电镜图；
图3为实施例6制备的Lu2O3掺杂的WC-Co硬质合金材料的EDS能谱图。
具体实施方式
本发明提供一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料，包括以下质量百分含量的组分：Co 6～12wt％，稀土金属氧化物0.3～1.2wt％，余量的WC；所述稀土金属氧化物包括Lu2O3或Sc2O3。
以质量百分数计，本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料包括6～12wt％的Co，优选为6.5～11wt％，进一步优选为7～10.5wt％。
在本发明中，所述Co为稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料的粘结相。
以质量百分数计，本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料包括0.3～1.2wt％的稀土氧化物，优选为0.3～0.9wt％。
在本发明的具体实施例中，所述稀土氧化物的质量百分含量具体优选为0.3wt％、0.6wt％或0.9wt％。
在本发明中，所述稀土金属氧化物包括Lu2O3和/或Sc2O3，更优选为Lu2O3或Sc2O3。
本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料包括余量的WC。
在本发明中，所述WC晶粒作为增强相在所述Co粘结相中连续分布。
在本发明中，所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料包括不可避免的杂质元素，例如C元素、S元素和O元素。
在本发明中，本发明通过包括Lu2O3和/或Sc2O3的稀土金属氧化物，在WC-Co硬质合金中能与合金中的等杂质元素反应形成稳定的化合物，改变杂质在合金中的分布状态，对Co粘结相起到弥散强化作用，提高WC-Co硬质合金的力学性能。
本发明提供了上述技术方案所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料的制备方法，包括以下步骤：
将WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂、球磨介质和球磨珠混合球磨，得到前驱体粉体；
将所述前驱体粉体依次进行干燥和压制成型，得到成型试样；
在真空环境中，将所述成型试样进行烧结，得到所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
在本发明中，如无特殊说明，所用原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
在本发明中，所述WC粉体的平均粒径优选为20～30μm。
在本发明中，所述Co粉体的平均粒径优选为10～20μm。
在本发明中，所述稀土氧化物粉体的粒径优选为5～10μm。
在本发明中，所述成型剂具体优选为固体石蜡。
在本发明中，所述固体石蜡优选为片状结构，所述固体石蜡的片状结构的厚度为0.2～0.4mm，更优选为0.25～0.38mm。
在本发明中，所述球磨介质优选为乙醇。
在本发明中，所述乙醇优选为无水乙醇。
在本发明中，所述乙醇的纯度＞99.5wt％。
在本发明中，所述球磨珠的材质优选为硬质合金。
在本发明中，所述成型剂优选占WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂总质量的2wt％。
在本发明中，所述WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与所述球磨介质的质量比优选为(2～4)，更优选为2:1。
在本发明中，所述球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之比优选为(3～5):1，更优选为4:1。
在本发明中，所述混合球磨优选在行星球磨机中进行。
在本发明中，所述球磨的时间优选为15～20h，更优选为18h。
在本发明中，所述球磨的转速优选为140r/min。
得到前驱体粉体后，本发明将所述前驱体粉体依次进行干燥和压制成型，得到成型试样。
在本发明中，所述干燥优选在真空条件下进行。
在本发明中，所述干燥的温度优选为50～70℃。
在本发明中，所述干燥的时间优选为6～10h。
在本发明中，所述干燥时的真空度优选为≤5Pa，更优选≤4Pa。
在本发明中，所述干燥得到干燥物料，本发明优选对所述干燥物料进行筛分，得到的筛分物料进行压制成型。
本发明对所述筛分的具体实施过程没有特殊要求。
在本发明中，所述压制成型优选在自动压机中进行。
在本发明中，所述压制成型优选在室温条件下进行。
在本发明中，所述成型试样的尺寸优选为20mm×6.5mm×5.25mm。
得到成型试样后，本发明优选在真空环境中，将所述成型试样进行烧结，得到所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
在本发明中，所述烧结优选在真空烧结炉中进行。
在本发明中，所述烧结时的真空度优选为≤5Pa，更优选≤4Pa。
在本发明中，所述烧结优选包括：依次连续进行第一烧结、第二烧结和第三烧结。
在本发明中，所述第一烧结的保温温度优选为300～360℃，更优选为310～350℃。
在本发明中，所述第一烧结的保温时间为1～2h，更优选为1.1～1.8h。
在本发明中，由室温升温至第一烧结的保温温度的升温速率优选为2～10℃/min，更优选为2.5～9℃/min。
在本发明中，所述第一烧结能够去除所述成型试样的成型剂。
在本发明中，所述第二烧结的保温温度优选为800℃。
在本发明中，所述第二烧结的保温时间优选为0.5h。
在本发明中，由第一烧结的保温温度升温至第二烧结的保温温度的升温速率优选为2～10℃/min，更优选为2.5～9℃/min。
在本发明中，所述第二烧结作为中间缓冲，能够使第三烧结的升温过程更加平稳定，有利于提高硬质合金材料的成分均匀性。
在本发明中，所述第三烧结的保温温度优选为1370～1460℃，更优选为1385～1450℃。
在本发明中，所述第三烧结的保温时间优选为0.5～2h，更优选为0.6～1.8h。
在本发明中，由第二烧结的保温温度升温至第三烧结的保温温度优选为2～10℃/min，更优选为5～8℃/min。
本发明提供了上述技术方案所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料在军工、航天航空、机械加工工具、冶金工具、石油钻井工具或矿山工具中的应用。
本发明提供的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料同时具有高抗弯强度和硬度，力学性能优异。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将WC粉体、Co粉体、Sc2O3粉体按照表1记载的成分称量后，加入2wt％(混合料总量)固体石蜡作为成型剂(固体石蜡为片状，厚度为0.2～0.4mm)，以无水乙醇(＞99.5wt％)作为球磨介质，WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与无水乙醇的质量比为2:1，以添加硬质合金球磨珠，球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之为4:1，在行星球磨机中，以球磨机转速为140r/min球磨18h，球磨后在真空干燥箱中干燥，然后过筛，再压制成20mm×6.5mm×5.25mm型样条。采用真空烧结炉进行第一烧结，第一烧结的温度为350℃，第一烧结的保温时间为1.5h，由室温升温至第一烧结温度的升温速率为2.5℃/min，第一烧结后，以2.5℃/min升温速率升温至800℃，保温30min，继续以5℃/min升温速率升温至1430℃在真空炉中进行第三烧结，第三烧结的保温时间为60min，得到稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
实施例2
以实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体、Sc2O3粉体按照表1记载的成分称量。
实施例3
以实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体、Sc2O3粉体按照表1记载的成分称量。
实施例4
以实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体、Sc2O3粉体按照表1记载的成分称量。
对比例1
以实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体和Co粉体按照表1记载的成分称量。
将实施例1～4和对比例1制备的硬质合金进行打磨抛光，采用珠海市三思泰捷电气设备有限公司的CMT-5205型电子万能试验机测试合金的抗弯强度，采用数显洛氏硬度计测量洛氏硬度，结果如表1所示。当Sc2O3添加量为0.6wt％时，硬质合金的抗弯强度最佳。
表1实施例1～4、对比例1原料成分、产品抗弯强度及硬度
Figure BDA0003625066560000071
实施例5
以实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于：稀土氧化物由Sc2O3替换为Lu2O3，WC粉体、Co粉体、Lu2O3粉体按照表2记载的成分称量。
实施例6
以实施例4的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体、Lu2O3粉体按照表2记载的成分称量。
实施例7
以实施例5的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体、Lu2O3粉体按照表2记载的成分称量。
实施例8
以实施例5的制备方法基本相同，不同之处在于：WC粉体、Co粉体按Lu2O3粉体照表2记载的成分称量。
将实施例5～8制备的硬质合金产品进行打磨抛光，采用捷克TESCAN Brno,S.r.o公司的MIRA 3LMH型场发射扫描电镜和美国赛默飞世尔科技有限公司的Thermo Ultradry型能谱仪能谱仪观察合金表明、断口形貌和分析合金微区成分，实施例6的检测结果如图3所示。采用珠海市三思泰捷电气设备有限公司的CMT-5205型电子万能试验机测试合金的抗弯强度，结果如表2所示。当Lu2O3添加量为0.6wt％时，硬质合金的抗弯强度最佳。
表2实施例5～8原料成分、样品抗弯强度
Figure BDA0003625066560000081
实施例9
取10wt％Co粉体、0.9wt％Lu2O3粉体和余量的WC粉体称量后，加入2wt％(混合料总量)固体石蜡作为成型剂(固体石蜡为片状，厚度为0.2～0.4mm)，以无水乙醇(＞99.5wt％)作为球磨介质，WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与无水乙醇的质量比为2:1，以添加硬质合金球磨珠，球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之为4:1，在行星球磨机中，以球磨机转速为140r/min球磨18h，球磨后在真空干燥箱中干燥，然后过筛，再压制成20mm×6.5mm×5.25mm型样条。采用真空烧结炉进行第一烧结，第一烧结的温度为350℃，第一烧结的保温时间为1.5h，由室温升温至第一烧结温度的升温速率为2.5℃/min，第一烧结后，以2.5℃/min升温速率升温至800℃，保温30min，继续以5℃/min升温速率升温至1370℃在真空炉中进行第三烧结，第三烧结的保温时间为60min，得到稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
实施例10
与实施例9的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的温度为1400℃。
实施例11
与实施例9的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的温度为1430℃。
实施例12
与实施例9的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的温度为1460℃。
将实施例9～12制备的硬质合金产品进行打磨抛光，采用珠海市三思泰捷电气设备有限公司的CMT-5205型电子万能试验机测试合金的抗弯强度，结果如表3所示。当Lu2O3添加量为0.9wt％时，第三烧结的温蒂为1430℃时，硬质合金的抗弯强度最佳。
表3实施例9～12烧结温度、样品抗弯强度
Figure BDA0003625066560000091
实施例13
取10wt％Co粉体、0.9wt％Lu2O3粉体和余量的WC粉体称量后，加入2wt％(混合料总量)固体石蜡作为成型剂(固体石蜡为片状，厚度为0.2～0.4mm)，以无水乙醇(＞99.5wt％)作为球磨介质，WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与无水乙醇的质量比为2:1，以添加硬质合金球磨珠，球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之为4:1，在行星球磨机中，以球磨机转速为140r/min球磨18h，球磨后在真空干燥箱中干燥，然后过筛，再压制成20mm×6.5mm×5.25mm型样条。采用真空烧结炉进行第一烧结，第一烧结的温度为350℃，第一烧结的保温时间为1.5h，由室温升温至第一烧结温度的升温速率为2.5℃/min，第一烧结后，以2.5℃/min升温速率升温至800℃，保温30min，继续以5℃/min升温速率升温至1430℃在真空炉中进行第三烧结，第三烧结的保温时间为30min，得到稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料。
实施例14
与实施例13的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的时间为60min。
实施例15
与实施例13的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的时间为1.5h。
实施例16
与实施例13的制备方法基本相同，不同之处在于：第三烧结的时间为2h。
将实施例13～16制备的硬质合金产品进行打磨抛光，采用珠海市三思泰捷电气设备有限公司的CMT-5205型电子万能试验机测试合金的抗弯强度，结果如表4所示。当Lu2O3添加量为0.9wt％时，第三烧结的时间为60min时，硬质合金的抗弯强度最佳。
表4实施例13～16烧结温度、样品抗弯强度
Figure BDA0003625066560000101
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料，包括以下质量百分含量的组分：Co6～12wt％，稀土金属氧化物0.3～1.2wt％，余量的WC；所述稀土金属氧化物为Lu2O3；
所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料的制备方法为以下步骤：
将WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂、球磨介质和球磨珠混合球磨，得到前驱体粉体；所述稀土氧化物粉体的粒径为5～10μm；
将所述前驱体粉体依次进行干燥和压制成型，得到成型试样；
在真空环境中，将所述成型试样进行烧结，得到所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料；所述烧结包括：依次连续进行第一烧结、第二烧结和第三烧结；所述第一烧结的保温温度为300～360℃，所述第一烧结的保温时间为1～2h；所述第二烧结的保温温度为800℃，所述第二烧结的保温时间为0.5～1h；所述第三烧结的保温温度为1370～1460℃，所述第三烧结的保温时间为0.5～2h。
2.权利要求1所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料的制备方法，其特征在于，为以下步骤：
将WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂、球磨介质和球磨珠混合球磨，得到前驱体粉体；所述稀土氧化物粉体的粒径为5～10μm；
将所述前驱体粉体依次进行干燥和压制成型，得到成型试样；
在真空环境中，将所述成型试样进行烧结，得到所述稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料；所述烧结包括：依次连续进行第一烧结、第二烧结和第三烧结；所述第一烧结的保温温度为300～360℃，所述第一烧结的保温时间为1～2h；所述第二烧结的保温温度为800℃，所述第二烧结的保温时间为0.5～1h；所述第三烧结的保温温度为1370～1460℃，所述第三烧结的保温时间为0.5～2h。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体和成型剂的总质量与所述球磨介质的质量比为(2～4):1。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述球磨珠的质量与WC粉体、Co粉体、稀土氧化物粉体、成型剂和球磨介质的总质量之比为(3～6):1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，由室温升温至第一烧结的保温温度、由第一烧结的保温温度升温至第二烧结的保温温度、由第二烧结的保温温度升温至第三烧结的保温温度的升温速率独立地为2～10℃/min。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的时间为15～20h。
7.根据权利要求2或6述的制备方法，其特征在于，所述WC粉体的平均粒径为20～30μm，所述Co粉体的平均粒径为10～20μm。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述成型剂为固体石蜡，所述固体石蜡为片状结构，所述固体石蜡的片状结构的厚度为0.2～0.4mm。
9.权利要求1所述的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料或权利要求2～8任一项所述的制备方法制备得到的稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料在军工、航天航空、机械加工工具、冶金工具、石油钻井工具或矿山工具中的应用。
CN202210475060.3A 2022-04-29 2022-04-29 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用 Active CN114737095B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210475060.3A CN114737095B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210475060.3A CN114737095B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114737095A CN114737095A (zh) 2022-07-12
CN114737095B true CN114737095B (zh) 2023-05-23

Family

ID=82286235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210475060.3A Active CN114737095B (zh) 2022-04-29 2022-04-29 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114737095B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115595484B (zh) * 2022-10-13 2024-03-19 济南市冶金科学研究所有限责任公司 一种重载加工用数控刀片基体及制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101381836B (zh) * 2008-10-27 2010-12-15 王铀 纳米改性WC/Co硬质合金材料及其制造方法
CN101760685B (zh) * 2008-12-25 2012-02-15 北京有色金属研究总院 含稀土元素的超细晶WC-Co硬质合金
JP2012229458A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Sanalloy Industry Co Ltd 摩擦を低減させた超硬合金
CN103266311B (zh) * 2013-05-23 2015-05-13 成都大光热喷涂材料有限公司 掺杂稀土元素的WC-Co粉末的制备方法
CN103464741B (zh) * 2013-09-06 2015-10-28 成都工具研究所有限公司 稀土改性WC—Co类硬质合金刀具材料
CN104513944B (zh) * 2014-05-04 2018-07-24 水利部产品质量标准研究所 一种稀土掺杂纳米复合陶瓷涂层及其制备工艺
CN109652694A (zh) * 2017-10-12 2019-04-19 杨振文 一种含稀土的WC-6Co超细硬质合金
CN108441735A (zh) * 2018-04-18 2018-08-24 昆山长鹰硬质合金有限公司 一种稀土改性的超细WC-Co硬质合金及其制备方法
CN110205534A (zh) * 2019-06-21 2019-09-06 台州市锐安硬质合金工具有限公司 一种硬质合金刀片及其制备方法
CN110144511A (zh) * 2019-06-21 2019-08-20 台州市锐安硬质合金工具有限公司 一种非均匀梯度硬质合金及其制备方法
CN111088450B (zh) * 2020-01-07 2021-06-11 北京科技大学 一种稀土添加超细晶高韧性WC-10Co硬质合金材料及制备方法
CN113173789B (zh) * 2021-03-30 2023-04-18 四川科力特硬质合金股份有限公司 一种无粘结相耐腐蚀硬质合金及其生产工艺和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114737095A (zh) 2022-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109295336B (zh) 一种网状结构钛硅合金相增强TiAl基复合材料的制备方法
CN105803288B (zh) 一种非均匀梯度硬质合金及其制备方法
CN110273092B (zh) 一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法
CN111004953B (zh) 一种耐熔融铝腐蚀的金属陶瓷材料及其制备方法和应用
CN111088450B (zh) 一种稀土添加超细晶高韧性WC-10Co硬质合金材料及制备方法
CN109022991A (zh) 一种(Ti,La)(C,N)基金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN113373363B (zh) 难熔高熵复合材料及其制备方法
CN110396632A (zh) 一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN114737095B (zh) 一种稀土掺杂的WC-Co硬质合金材料及其制备方法和应用
CN112647006B (zh) 一种以碳化钨为基础的硬质合金及其制备方法
CN113444952A (zh) 一种高强度高韧性的高熵金属陶瓷及其制备方法
CN114635069A (zh) 一种高强韧性中熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN113549801A (zh) 一种第二相强化高熵粘结剂硬质合金及其制备方法
JPH055152A (ja) 耐熱硬質焼結合金
US5298052A (en) High temperature bearing alloy and method of producing the same
CN112941391B (zh) 一种含NbC的高致密复合金属陶瓷材料及其制备方法
CN105039842A (zh) 一种耐高温耐磨金属铁与氧化铝陶瓷复合材料及其制备方法
CN113173789B (zh) 一种无粘结相耐腐蚀硬质合金及其生产工艺和应用
CN111101042B (zh) 一种超细晶粒Ti(C,N)金属陶瓷材料及其制备方法
CN113200759A (zh) 非氧化物max相强韧化氮化硅陶瓷复合材料及其制备方法
CN113880590A (zh) 一种复合陶瓷材料及其制备方法
CN113046611B (zh) 一种特殊结构的抗高温氧化的碳氮化钛基金属陶瓷材料
CN116065052B (zh) 一种含碳氮化铪的铜基二元复合材料
CN110004346B (zh) 一种Cr-C-N基金属陶瓷及其制备方法
CN109913726B (zh) 一种Ta-W基合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant